有色涂料组合物以及涂布有该组合物的纸或纸板制造技术

本发明专利技术涉及用于纸和/或纸板的有色涂料组合物，其包含颜料、任选已知的用于涂料组合物的添加剂以及包含平均粒度≤100nm的苯乙烯丙烯酸酯共聚物的粘合剂替代品。本发明专利技术还涉及用根据本发明专利技术的有色涂料组合物涂布的纸或纸板。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2009年12月18日，申请号为：200980151221.6，名称为：“有色涂料组合物以及涂布有该组合物的纸或纸板”的专利技术专利申请的分案申请。本专利技术涉及有色涂料组合物(coating colour composition)以及根据所附权利要求的前序部分所述的纸或纸板。本专利技术还涉及苯乙烯丙烯酸酯共聚物的用途。为了改善纸和纸板的强度、适印性和外观(如光滑度和光泽度)以及其它性能，将纸和纸板涂布以不同的有色涂料。常规的涂料组合物主要包括涂料和粘合剂，以及可能的其它添加剂，例如共粘合剂(co-binders)、防腐剂、分散剂、消泡剂、润滑剂、硬化剂和荧光增白剂。涂料组合物中粘合剂的作用是使颜料颗粒彼此结合并与原纸结合。粘合剂还可以影响涂料组合物的流变性质。典型的合成粘合剂是基于丁二烯、苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸单体的聚合物。这样的聚合物分散体通常称为胶乳粘合剂，且其粒径为约0.1-0.2μm。作为胶乳粘合剂的合成化合物的价格相对较高。因此，使涂料组合物中粘合剂的量最小化而不损害组合物和所得的被涂布的纸的性质是有利的。苯乙烯/丙烯酸酯共聚物作为表面上浆剂(surface sizing agents)是已知的。例如，US 6,426,381公开了能够用于表面上浆的苯乙烯/(甲基)丙烯酸酯共聚物。JP 58/115196公开了水溶性纸强度增强剂，其是通过苯乙烯和丙烯酸酯在淀粉存在下的接枝共聚而制备的。据称，该增强剂改善纸的强度和上浆程度。本专利技术一目的是提供有色涂料组合物，其可以使现有技术中的缺点最小化甚至消除。另一目的是提供有色涂料组合物，其改善被涂布的纸或纸板的强度性质。本专利技术的另一目的是提供有色涂料组合物，其中可以降低粘合剂的量
而不损害被涂布的纸的强度性质。通过具有独立权利要求特征部分给出的特征的方法和设置实现了这些目的。本专利技术的典型的用于纸和/或纸板的有色涂料组合物包括-颜料，-任选已知的用于涂料组合物的添加剂，以及-粘合剂替代品，其包含平均粒度≤100nm的苯乙烯丙烯酸酯共聚物替代品。本专利技术的典型的纸或纸板被本专利技术的有色涂料组合物涂布。令人惊奇地发现，通过使用包含粒度小且定义明确的苯乙烯和丙烯酸酯的共聚物的粘合剂替代品，可以全部或部分地代替有色涂料组合物中所用的常规胶乳粘合剂，并且同时获得具有改善的强度特性的被涂布的纸。还可以降低常规粘合剂的量而不会显著损害被涂布的纸的强度。当粘合剂替代品被用作涂料组合物中的主粘合剂或唯一粘合剂时，可以获得具有明显增强的表面强度特性的被涂布的纸。另一方面，当使用粘合剂替代品来部分代替常规粘合剂时，发现可以很容易将粘合剂总量降低20-30％，而不损害纸的强度性质。降低粘合剂总量自然降低了与之相关的成本。令人惊奇地，苯乙烯丙烯酸酯共聚物的小粒度对获得的被涂布的纸的强度性质有影响。不期望受理论所限，推测该影响归因于增加的表面积。用作粘合剂替代品的苯乙烯丙烯酸酯共聚物可通过烯键不饱和单体的共聚反应获得。适当的苯乙烯单体为苯乙烯和取代的苯乙烯，例如α-甲基苯乙烯或乙烯基甲苯或它们的混合物，且适当的丙烯酸酯单体为C1-C4烷基丙烯酸酯，C1-C4烷基甲基丙烯酸酯或它们的混合物(如正丁基丙烯酸酯、异丁基丙烯酸酯、叔丁基丙烯酸酯或2-丁基丙烯酸酯以及相应的丁基甲基丙烯酸酯)、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丙酯，优选至少两种异构化丁基丙烯酸酯的混合物，尤其优选正丁基丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯的混合物。根据本专利技术一最优选的实施方式，在聚合物反应中使用正丁基丙烯酸酯和叔丁基丙烯酸酯的混合物。对于两种单体的混合物，混合比例可以是10:90至90:10。优选地，粘合剂替代品是包含淀粉的苯乙烯丙烯酸酯共聚物。可以如
US 6,426,381所述，即通过烯键不饱和单体在淀粉存在下的自由基乳液共聚反应获得苯乙烯丙烯酸酯共聚物。淀粉可以是任何适当的天然淀粉，例如马铃薯、大米、玉米、蜡质玉米(waxy corn)、小麦、大麦或木薯淀粉，优选马铃薯淀粉。支链淀粉含量为>80％(优选>95％)的淀粉是有利的。也可以对淀粉进行修饰，例如阴离子化、阳离子化或降解。阴离子化的淀粉包含阴离子基团，例如羧酸根或磷酸根基团，而阳离子化的淀粉包含阳离子基团，例如季铵盐基团。表示淀粉中平均每个葡萄糖单元上阴离子/阳离子基团的数目的取代度(DS)通常为0.01-0.20。同时包含阴离子和阳离子基团的两性淀粉也可以用于制备苯乙烯丙烯酸酯共聚物。降解淀粉是通过对淀粉进行氧化、热、酸或酶降解而获得的，优选氧化降解。次氯酸盐、过二硫酸盐、过氧化氢或它们的混合物可以用作氧化剂。降解淀粉通常的平均分子量(Mn)为500-10 000，其可以通过已知的凝胶色谱法测定。固有粘度通常为0.05至0.12dl/g，其通过例如已知的粘度测定法测定。根据本专利技术一实施方式，可以使用任何其它含有游离羟基的多糖(例如直链淀粉、支链淀粉、角叉菜、纤维素、脱乙酰壳多糖、甲壳质、糊精、瓜耳胶(瓜拉纳，guarane)和其它半乳甘露聚糖、阿拉伯树胶、半纤维素成分和普鲁兰多糖)代替淀粉来获得用于本专利技术的苯乙烯丙烯酸酯共聚物。在列出的多糖中，更优选糊精，即苯乙烯丙烯酸酯共聚物包含糊精。粘合剂替代品可以以固含量为10-50％(优选为20-50％，更优选为21-29％，最优选为35-40％)的水性聚合物分散体的形式使用。高的固含量是有利的，因为可以使涂料组合物中的水量最小化。根据本专利技术一实施方式，水性分散体形式的粘合剂替代品的平均粒度为至少20nm，优选为至少25nm，更优选为30nm，还更优选为35nm，最优选至少40nm，且小于90nm，优选小于80nm，更优选小于70nm，还更优选小于60，最优选小于50nm。通常，粘合剂替代品的平均粒度为<100nm。根据本专利技术一实施方式，水性分散体形式的粘合剂替代品的平均粒度为20–100，优选为30-80nm，更优选为40-70nm，最优选为60–70。可以通过光子相关谱法(photon correlation spectroscopy)，使用例如MalvernZetamaster装置，测定粘合剂替代品的平均粒度。根据本专利技术一实施方式，除了粘合剂替代品之外，涂料组合物还包含
胶乳粘合剂。可用于本专利技术的典型的合成胶乳粘合剂是本领域已知的胶乳，例如苯乙烯丁二烯(SB)胶乳、苯乙烯丙烯酸酯(SA)胶乳或聚乙酸乙烯酯(PVAc)胶乳。优选的胶乳粘合剂是苯乙烯丁二烯(SB)胶乳。胶乳粘合剂可被考虑作为涂料组合物的主粘合剂，其量通过使用本专利技术的粘合剂替代品而降低。根据本专利技术一实施方式，除了粘合剂替代品和可能的主粘合剂之外，涂料组合物还可以包含淀粉粘合剂，该淀粉可以是阴离子的或阳离子的。可用于本专利技术的典型颜料是碳酸钙、高岭土、煅烧高岭土、滑石、二氧化钛、石膏、白垩、缎光白、硫酸钡、硅酸铝钠、氢氧化铝或它们的任意混合物。碳酸钙可以是重质碳酸钙(GCC)或沉淀碳酸钙(PCC)或它们的混合物。颜料优选为碳酸钙。涂料组合物中所用的颜料的粒度D50通常为<5μm。在本申请中，如本领域中常规的那样，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于改善被涂布的纸和/或纸板的表面强度性质的有色涂料组合物，其包含‑颜料，‑任选已知的用于涂料组合物的添加剂，以及‑粘合剂替代品，其为平均粒度小于80nm的包含淀粉的苯乙烯丙烯酸酯共聚物，其中，所述有色涂料的固含量为60‑74％。

【技术特征摘要】
2008.12.18 FI 200862131.用于改善被涂布的纸和/或纸板的表面强度性质的有色涂料组合物，其包含-颜料，-任选已知的用于涂料组合物的添加剂，以及-粘合剂替代品，其为平均粒度小于80nm的包含淀粉的苯乙烯丙烯酸酯共聚物，其中，所述有色涂料的固含量为60-74％。2.根据权利要求1的有色涂料组合物，其特征在于，粘合剂替代品的平均粒度为40-70nm。3.根据权利要求1或2所述的有色涂料组合物，其特征在于，其还包含胶乳粘合剂。4.根据权利要求3所述的有色涂料组合物，其特征在于所述胶乳粘合剂是苯乙烯丁二烯胶乳、苯乙烯丙烯酸酯胶乳或聚乙酸乙烯酯胶乳。5.根据权利要求1所述的有色涂料组合物，其特征在于，所述粘合剂替代品是以下的共聚物：a)苯乙烯单体或取代的苯乙烯单体，例如α-甲基苯乙烯或乙烯基甲苯或它们的混合物；和b)丙烯酸酯单体，其选自C1-C4烷基丙烯酸酯或C1-C4烷基甲基丙烯酸酯或它们的混合物。6.根据权利要求5所述的有色涂料组合物，其特征在于，所述丙烯酸酯单体选自正丁基丙烯酸酯、异丁基丙烯酸酯、叔丁基丙烯酸酯、2-丁基丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯或甲基丙烯酸丙酯。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·阿尔格伦，安蒂·马图拉，T·图尔基，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI